一种盾构隧道管片纵缝接头的制作方法

一种盾构隧道管片纵缝接头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于盾构隧道技术领域，涉及一种管片接头，尤其是一种管片纵缝接头。
【背景技术】
[0002]现有盾构隧道管片纵缝接头的抗弯刚度小，在变形时纵缝接头极易发生破损，纵缝接头是盾构隧道横向变形过程中的最薄弱环节。
[0003]同时，现有盾构隧道的管片内张纵缝接头与管片外张纵缝接头的螺栓位置完全相同，而不考虑不同张开形式对接头抗弯刚度的影响。而事实上，管片纵缝接头内张与外张时，混凝土受压区分别为外侧与内侧。
[0004]此外，现有盾构隧道在设计时，为了提高整体的抗变形能力，都将管片整体厚度加大，由此提高了成本，而且考虑到使用功能对盾构隧道结构限界的要求，在管片厚度加大时，只能通过增大管片环的外径进行管片厚度加大，由此导致对应的盾构机型号也有了新的要求。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于提供一种抗弯刚度大且成本较低的盾构隧道管片纵缝接头。
[0006]为了达到上述目的，本发明的解决方案是:
[0007]一种盾构隧道管片纵缝接头，包括管片本体；所述管片本体包括位于所在纵缝端部与所在管片主体的厚度相等的管片实体部分即第一部分，以及从第一部分的至少部分内侧边缘向所在管片环内侧延伸的实体部分即第二部分；所述管片本体还包括纵缝连接孔和与所述纵缝连接孔形状匹配的纵缝连接件；在连接处所述纵缝连接孔的中心到所在管片受力张开一侧的距离小于到受压侧的距离。
[0008]在连接处所述纵缝连接孔的中心到所在管片受力张开一侧的距离为第一部分的厚度的2/7-3/7倍。
[0009]所述纵缝连接孔为纵缝连接螺栓孔；所述纵缝连接件为纵缝连接螺栓。
[0010]第二部分的厚度根据隧道的限界要求而定。
[0011]第二部分在远离纵缝的一端具有过渡部分，从远离纵缝的一端开始沿着到靠近纵缝一端的方向所述过渡部分的厚度从零逐渐增大到第二部分所需的厚度；所述第二部分所需的厚度为第一部分的厚度的1/4-2/3倍。
[0012]第二部分的环向范围为8° -10°，所述环向范围为第二部分的两端对应的管片环圆心角。
[0013]当所述盾构隧道管片纵缝接头置于承受内张受力的位置时，在连接处所述纵缝连接孔的中心与所在管片的内侧的距离为第一部分的厚度的2/7-3/7倍。
[0014]当所述盾构隧道管片纵缝接头置于承受外张受力的位置时，在连接处所述纵缝连接孔的中心与所在管片的外侧的距离为第一部分的厚度的2/7-3/7倍。
[0015]所述纵缝连接螺栓孔为弧形螺栓孔；所述纵缝连接螺栓为弧形螺栓，所述纵缝连接螺栓的弧形轴线的曲率半径为第一部分的厚度的0.9-1.3倍。
[0016]或者，所述纵缝连接螺栓孔为直螺栓孔；所述纵缝连接螺栓为直螺栓。
[0017]由于采用上述方案，本发明的有益效果是:本发明盾构隧道管片纵缝接头无须改变管片的外径，仅须将管片在内侧的接头位置进行局部加厚及进行必要的螺栓孔位置的调整，从而使得管片纵缝接头承受弯矩时受压区加大，且受压区合力点到纵缝连接螺栓的距离加大，从而大大增强了管片纵缝接头的抗弯刚度，且不需要新型的盾构机即使用现有盾构机即可完成盾构隧道施工。由此可见，本发明加工简单、成本较低且能够适用现有的盾构机，从而整个工程的成本影响不大。本发明可应用于任何盾构隧道，包括公路盾构隧道、地铁盾构隧道、国铁盾构隧道、其他输水或管道的盾构隧道等。
【附图说明】
[0018]图1是本发明第一实施例的盾构隧道管片纵缝外张接头连接后的示意图；
[0019]图2是本发明第二实施例的盾构隧道管片纵缝内张接头连接后的示意图。
[0020]附图中:101、第一部分；102、第一部分；201、管片防水密封垫；202、管片防水密封垫；301、管片环缝连接螺栓孔；302、管片环缝连接螺栓孔；401、第二部分；402、第二部分；501、纵缝连接螺栓；502、纵缝连接螺栓；601、螺母；602、螺母。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
[0022]本发明提出了一种在提高抗弯刚度的同时对管片生产成本提高不多的盾构隧道管片纵缝接头，该管片纵缝接头根据所处位置的受力状态的不同而不同，而其所处位置的受力状态能够通过常规分析计算得到，包括外张受力状态和内张受力状态。当该盾构隧道管片纵缝接头须应用于承受外张受力的位置时，其为纵缝外张接头；当该盾构隧道管片纵缝接头须应用于承受内张受力的位置时，其为纵缝内张接头。
[0023]图1示出了本发明第一实施例中盾构隧道管片纵缝接头的结构示意图，该纵缝接头为纵缝外张接头。该盾构隧道管片纵缝接头包括管片本体，管片本体包括位于所在纵缝端部与所在管片主体的厚度相等的管片实体部分即第一部分101和局部加厚部分即第二部分401，本申请中管片厚度方向指的是所在管片的径向方向。第二部分401为所在管片从第一部分101的至少部分内侧边缘向所在管片环内侧延伸的实体部分(如图1，本实施例中第二部分401为所在管片从第一部分101靠近纵缝一端的部分内侧边缘向所在管片环内侧延伸的实体部分)。这里为了文字说明的简明易懂，分别对第一部分101和第二部分401进行阐述。实际上，第一部分101和第二部分401是一起进行模筑生产的，因此从其实体上看两者为一体式结构。图1中，第一部分101处于虚线之上，而第二部分401处于虚线之下，在此虚线仅仅为了表明第一部分101和第二部分401的位置关系。由此可见，本发明相对于现有技术中普通的管片纵缝接头来说，在内侧进行了加厚(加厚的部分即第二部分401)，该加厚的尺寸根据隧道的限界要求而定，一般为未加厚区厚度的1/4-2/3倍，即第二部分401的厚度是第一部分101的厚度的1/4-2/3倍。第二部分401在远离纵缝的一端具有过渡部分，从远离纵缝的一端开始沿着到靠近纵缝一端的方向该过渡部分的厚度从零逐渐增大到所需厚度，该所需厚度即上述第二部分的厚度，即为第一部分101的厚度的1/4-2/3倍。此夕卜，第二部分401的环向范围为8° -10°，该环向范围即第二部分401的两端所对应的管片环圆心角；第一部分101平缓过渡到第二部分401。第二部分401在管片模筑时和第一部分101 —起模筑，且第二部分401中需要科学地配置钢筋。
[0024]该盾构隧道管片纵缝接头还包括设置在其中的纵缝连接螺栓孔和与该纵缝连接螺栓孔形状匹配的纵缝连接螺栓501。本实施例中，该纵缝连接螺栓孔为弧形的，纵缝连接螺栓501也为弧形螺栓。在该实施例中，由于其应用于管片上承受外张受力的位置，即该盾构隧道管片纵缝接头为外张接头，因此该纵缝连接螺栓孔在现有技术中原有设计的基础上相对于管片外侧的位置不需改变，即在连接处该纵缝连接螺栓孔的中心到所在管片的外侧的距离为第一部分101的厚度的2/7-3/7倍；同时，该纵缝连接螺栓孔的曲率与孔径与无须改变，本实施例中该孔径为30mm- 50mm，仅因接头内侧局部加厚即增加了第二部分401而将该纵缝连接螺栓孔按照原有曲率进行对应的延伸即可。相应地，此时纵缝连接螺栓501相对于现有技术中原有设计的纵缝连接螺栓来说仅需要加长长度到与上述纵缝连接螺栓孔对应。本发明中，该纵缝外张连接螺栓的弧形轴线的曲率半径可以是第一部分101的 厚度的0.9-1.3倍。在本发明中，该纵缝连接螺栓孔可以是直螺栓孔，对应的纵缝连接螺栓可以是直螺检。
[0025]此外，图1中还能看出设置于该盾构隧道管片纵缝接头中的管片防水密封垫201、管片环缝连接螺栓孔301和连接于纵缝连接螺栓501上的螺母601，对应于管片环缝连接螺栓孔301该盾构隧道管片纵缝接头中设置有管片环向连接螺栓，该管片环缝连接螺栓孔301与该管片环缝连接螺栓形状匹配。
[0026]图2示出了本发明第二实施例中盾构隧道管片纵缝接头的结构示意图，该纵缝接头为纵缝内张接头。与第一实施例相同，该纵缝内张接头也包括第一部分102、管片防水密封垫202、管片环缝连接螺栓孔302、第二部分402、纵缝连接螺栓502和连接于该纵缝连接螺栓502上的螺母602，且各部件的构造及设置与第一实施例基本相同。同样第一部分102和第二部分402是一起进行模筑生产的一体式结构，第一部分102处于图2中虚线之上，第二部分402处于虚线之下，而虚线仅仅用于表明第一部分102和第二部分402之间的位置关系O
[0027]与第一实施例不同的是，该纵缝内张接头的纵缝连接螺栓孔在现有技术中原有设计的基础上向所在管片环的内侧移动，以使得该纵缝连接螺栓孔在连接位置相对第二部分402内侧的位置与未加厚前的纵缝连接螺栓孔在连接位置相对所在管片内侧的位置相同，在本实施例中在连接处该纵缝连接螺栓孔的中心到所在管片的内侧的距离是第一部分102的厚度的2/7-3/7倍。与第一实施例相同，该纵缝连接螺栓孔为曲螺栓孔，该纵缝连接螺栓502为曲螺栓，该纵缝连接螺栓502的弧形轴线的曲率和半径与未加厚前现有技术中对应的螺栓轴线的曲率和半径相同，其中半径为第一部分102的厚度的0.9-1.3倍。
[0028]同样，在本发明为纵缝内张接头的情况下，纵缝连接螺栓孔也可以是直螺栓孔，相应地纵缝连接螺栓可以是直螺栓。本发明中如此设置纵缝连接螺栓孔和纵缝连接螺栓的位置主要是从受力时该纵缝接头的抗弯刚度考虑的，按此调整纵缝螺栓孔位置的纵缝接头所能承受的弯矩更大。
[0029]上述两个实施例是本发明的两个典型示例，其关键性的差异在于纵缝连接螺栓孔在连接处的中心到管片在径向上两侧距离的差异，基本原则是在连接处该纵缝连接螺栓孔的中心到所在管片张开一侧的距离设置为小于其到受压侧的距离。也就是说，当其承受内张力时，应使得在连接处纵缝连接螺栓的中心到管片外侧的距离大于其到管片内侧的距离，例如在连接处纵缝连接孔的中心到所在管片的内侧的距离为第一部分的厚度的2/7-3/7倍；而当其承受外张力时，应使得在连接处纵缝连接螺栓的中心到管片内侧的距离大于其到管片外侧的距离，例如在连接处纵缝连接孔的中心到所在管片的外侧的距离为第一部分的厚度的2/7-3/7倍。
[0030]本发明中，为了满足使用功能对限界的要求，对管片纵缝接头的位置进行合理布置，以使得纵缝接头内侧局部加厚后能够适应盾构隧道使用功能对限界的要求。
[0031]综上所述，本发明盾构隧道管片纵缝接头无须改变管片的外径，仅须将管片在内侧的接头位置进行局部加厚及进行必要的螺栓孔位置的调整，从而使得管片纵缝接头承受弯矩时受压区加大，且受压区合力点到纵缝连接螺栓的距离加大，从而大大增强了管片纵缝接头的抗弯刚度，且不需要新型的盾构机即使用现有盾构机即可完成盾构隧道施工。由此可见，本发明加工简单、成本较低且能够适用现有的盾构机，从而进一步降低了整个工程的成本。本发明可应用于任何盾构隧道，包括公路盾构隧道、地铁盾构隧道、国铁盾构隧道、其他输水或管道的盾构隧道等。
[0032]上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种盾构隧道管片纵缝接头，其特征在于:包括管片本体；所述管片本体包括位于所在纵缝端部与所在管片主体的厚度相等的管片实体部分即第一部分，以及从第一部分的至少部分内侧边缘向所在管片环内侧延伸的实体部分即第二部分； 所述管片本体还包括纵缝连接孔和与所述纵缝连接孔形状匹配的纵缝连接件；在连接处所述纵缝连接孔的中心到所在管片受力张开一侧的距离小于到受压侧的距离。
2.根据权利要求1所述的盾构隧道管片纵缝接头，其特征在于:在连接处所述纵缝连接孔的中心到所在管片受力张开一侧的距离为第一部分的厚度的2/7-3/7倍。
3.根据权利要求1所述的盾构隧道管片纵缝接头，其特征在于:所述纵缝连接孔为纵缝连接螺栓孔；所述纵缝连接件为纵缝连接螺栓。
4.根据权利要求1所述的盾构隧道管片纵缝接头，其特征在于:第二部分的厚度根据隧道的限界要求而定。
5.根据权利要求4所述的盾构隧道管片纵缝接头，其特征在于:第二部分在远离纵缝的一端具有过渡部分，从远离纵缝的一端开始沿着到靠近纵缝一端的方向所述过渡部分的厚度从零逐渐增大到第二部分所需的厚度；所述第二部分所需的厚度为第一部分的厚度的1/4-2/3 倍。
6.根据权利要求1所述的盾构隧道管片纵缝接头，其特征在于:第二部分的环向范围为8° -10°，所述环向范围为第二部分的两端对应的管片环圆心角。
7.根据权利要求2所述的盾构隧道管片纵缝接头，其特征在于:当所述盾构隧道管片纵缝接头置于承受内张受力的位置时，在连接处所述纵缝连接孔的中心与所在管片的内侧的距离为第一部分的厚度的2/7-3/7倍。
8.根据权利要求2所述的盾构隧道管片纵缝接头，其特征在于:当所述盾构隧道管片纵缝接头置于承受外张受力的位置时，在连接处所述纵缝连接孔的中心与所在管片的外侧的距离为第一部分的厚度的2/7-3/7倍。
9.根据权利要求3所述的盾构隧道管片纵缝接头，其特征在于:所述纵缝连接螺栓孔为弧形螺栓孔；所述纵缝连接螺栓为弧形螺栓，所述纵缝连接螺栓的弧形轴线的曲率半径为第一部分的厚度的0.9-1.3倍。
10.根据权利要求3所述的盾构隧道管片纵缝接头，其特征在于:所述纵缝连接螺栓孔为直螺栓孔；所述纵缝连接螺栓为直螺栓。
【专利摘要】本发明提出了一种盾构隧道管片纵缝接头，属于盾构隧道技术领域。该盾构隧道管片纵缝接头包括管片本体。该管片本体包括位于所在纵缝端部与所在管片主体的厚度相等的管片实体部分即第一部分，以及从第一部分的至少部分内侧边缘向所在管片环内侧延伸的实体部分即第二部分。该所述管片本体还包括纵缝连接孔和与该纵缝连接孔形状匹配的纵缝连接件；在连接处该纵缝连接孔的中心到所在管片受力张开一侧的距离小于到受压侧的距离。本发明无须改变管片的外径，加工简单、成本较低且能够适用现有的盾构机，对整个工程的成本影响不大。本发明可应用于任何盾构隧道，包括公路盾构隧道、地铁盾构隧道、国铁盾构隧道、其他输水或管道的盾构隧道等。
【IPC分类】E21D11-08
【公开号】CN104763441
【申请号】CN201510052438
【发明人】黄大维, 周顺华, 肖军华, 宫全美
【申请人】同济大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年2月2日